CN1238405C - 抗菌薄膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具有高抑菌抗菌活性的新型热塑性树脂抗菌薄膜，其中含有10ppm-20%的抗菌剂，这种抗菌薄膜通过将抗菌材料与热塑性树脂材料共挤出流延而得，具有杀死细菌、防止霉变的功能，可以用于卫生材料如卫生巾、卫生护垫、婴儿纸尿裤及成人尿失禁产品，食品包装材料如保鲜膜，食品包装袋，药品包装等一次性包装材料等。

Description

抗菌薄膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌薄膜及其制造方法，更具体地说，本发明涉及一种含有抗菌材料和热塑性树脂的抗菌薄膜，这种薄膜具有杀死细菌、防止霉变的功能，主要用于卫生材料如妇女卫生巾、卫生护垫、婴儿纸尿裤及成人尿失禁产品，食品包装材料如保鲜膜，食品包装袋，药品包装等一次性包装材料等。

背景技术

随着人们对卫生材料及食品包装抗菌及抑菌效果认识的提高，抗菌薄膜越来越受到人们的关注。

传统的抗菌薄膜一般是通过直接将抗菌成分涂布在塑料薄膜上得到的，中国专利申请CN2497755中公开了这样的一种抗菌薄膜，其中，在基材膜表层涂布抗菌剂溶液后，与中层的色母层及底层的强度层粘合而成。

通过涂布而赋予薄膜抗菌性的工艺虽然简单易行，但是存在如下两个问题。首先，因抗菌剂通常难溶于常规的水溶剂中，所以，为了配成涂布液，通常都将抗菌剂粉末超微细化，并使用有机溶剂溶解抗菌剂粉末，配成悬浮液，而有机溶剂造成薄膜的有机可挥发物含量偏高，对人体和环境均造成负面影响。即使使用上述悬浮液得到涂布液，由于抗菌剂在其中不可能分子级混合，不是真溶液，故干燥后的薄膜表面涂层中的抗菌成份含量不均匀，限制抗菌效果的发挥。另外，当前市场上也有涂布纯中药天然高分子抗菌溶液得到的抗菌薄膜，其存在两方面的问题，一是味道大，二是挥发快，难于持久杀菌。同时，微生物容易对有机抗菌剂产生耐药性，从而影响抗菌效果的持久发挥。

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种环保、高效的新型抗菌薄膜，这种抗菌薄膜的抗菌剂在薄膜中均匀分布，不易迁出，因此具有更优良、持久的抗菌效果。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种含有热塑性树脂材料和分散于所述热塑性树脂材料中的抗菌材料的抗菌薄膜。

本发明的另一个目的是提供一种制造含有热塑性树脂材料和分散于所述热塑性树脂材料中的抗菌材料的抗菌薄膜的方法，其中，包括将抗菌材料和热塑性树脂材料共挤出后流延的步骤。

下面对本发明进行具体说明。

首先描述本发明中的热塑性树脂材料。

适用于本发明的热塑性树脂材料包括但不限于聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(PEVA)，乙丙共聚物，乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、氯化聚乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物等聚烯烃类树脂、甲基丙烯酸酯聚合物、聚偏氯乙烯、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、偏氯乙烯-丙烯腈共聚物、偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、硝基纤维素、离子交联聚合物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物及其混合物，优选聚烯烃类树脂材料，更优选聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯及其混合物。

考虑到对环境的影响以及再生的要求，可以使用光或生物降解性热塑性树脂材料。所述光或生物降解性热塑性树脂材料包括但不限于可降解的PE或PP等。

然后，描述本发明中的抗菌材料。

本申请中使用的术语“抗菌材料”，是指能够直接与所述热塑性树脂材料混合的发挥抗菌作用的材料，包括抗菌剂和/或本身含有抗菌剂的抗菌母粒。

适用于本发明的抗菌剂只要能够耐受加工温度即可，没有其他的限制，加工温度取决于待加工的原料及用量等因素，但一般不超过280℃。因此，只要分解温度在280℃以上的抗菌剂，都可以用于本发明，其中包括无机抗菌剂和有机抗菌剂。

无机抗菌剂例如可以举出无机金属盐，例如含有无机金属离子如银离子、锌离子、铜离子等的盐类，无机氧化物例如氧化银、氧化锌、氧化铜等。有机抗菌剂可以列举季铵盐等。优选无机抗菌剂，更优选银盐、锌盐、铜盐和含稀土元素的抗菌剂。

本发明中的抗菌剂的粒径一般小于1000微米，优选小于100微米，更优选小于50微米，进一步更优选小于10微米。

本发明中的抗菌剂的用量，以最终得到的抗菌薄膜的总重为基准，为100ppm-20％，优选500ppm-15％，更优选1000ppm-10％。

本申请中使用的术语“抗菌母粒”，是指包含抗菌剂和载体的材料。在不妨碍发挥抗菌性的范围内，本发明的抗菌母粒当然也可以含有其它的各种材料。

本申请中使用的术语“载体”，是指用于稀释并分散所述抗菌剂的树脂材料，根据需要，可以是各种树脂材料，没有特殊的限制。但是考虑到与上述热塑性树脂材料的良好相容性，优选是与上述同样的热塑性树脂材料，更优选是聚烯烃树脂材料。

本发明中的抗菌母粒的形态可以是本领域中公知的各种形态，没有特别的限制，包括但不限于颗粒、片剂、胶囊等。

本发明中的抗菌母粒可以用本领域的常规工艺制备，也可以直接使用市售品，例如BCM-E02A(广州擎天抗菌材料公司制)，GPD，Antim PE(崇高科技制)，四针牌抗菌母粒(成都交大晶宇科技制)。本发明中的抗菌母粒只要能够承受加工过程中的最高温度(即280℃)、在加工过程中不发生分解或其它反应而失活即可。

本发明中的抗菌母粒的用量，以抗菌薄膜的总重为基准，至多为40％，更优选至多为30％，最优选为2-10％。

为了方便加工，得到抗菌剂分布均匀的抗菌薄膜，本发明中的抗菌母粒的粒径，只要与所用的热塑性树脂材料的粒径相当即可，没有其它的特别的限制。

另外，本发明的抗菌薄膜中，除了上述抗菌材料和热塑性树脂材料以外，根据需要还可以含有能够用在抗菌薄膜中的常规添加剂，如增塑剂、填料、交联剂、颜料、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、UV吸收剂等。这些添加剂的含量最多为抗菌薄膜总重的15重量％。

例如，为了使薄膜着色，作为颜料，可以使用色母粒，例如酞青绿母粒，钛白粉母粒等，制成透明、半透明或不透明的薄膜。

本发明的抗菌薄膜的流延厚度为0.5-3mil，经过处理，立体厚度可达800微米。

经过上述方法得到的本发明的抗菌薄膜是透明、半透明或不透明的。

下面描述本发明的抗菌薄膜的制造方法。

为了获得抗菌剂均匀分布的抗菌薄膜，制造本发明的抗菌薄膜的方法包括如下步骤：将所述抗菌材料和热塑性树脂材料共挤出，流延。

本发明方法中，将热塑性树脂及抗菌材料从相同或不同加料料斗加入挤出机，在低于280℃的加工温度下，塑化，混合均匀。

适用于本发明方法中的挤出机根据加工材质的不同选择，单螺杆或双螺杆均可，其中，双螺杆挤出机可以是同向，也可以是异向挤出。

本发明方法中的挤出加工、流延加工和冷却的条件，可以由本领域的普通技术人员确定。

作为本发明的抗菌薄膜，可以是单层抗菌薄膜，也可以根据需要，由多个挤出机挤出共流延，制成多层抗菌薄膜。

在多层抗菌薄膜的情况下，在本发明方法中，可以由多台挤出机挤出之后，同时向模头送料，通过不同的流道进入模头，使得到的液态挤出物进行流延，从而得到各层成份相同或不同的薄膜。

这样得到的薄膜还可以根据需要进行本领域常规的各种加工，如打孔、压花等。在打孔的情况下，孔型可以是任何几何结构，优选是五角形，六角形，菱形等。因此，本发明的抗菌薄膜可以是不含任何微观结构的表面光滑的薄膜，也可以是具有微观花纹或网状结构的薄膜。

本发明的抗菌薄膜还可以用公知的技术与其它材料一起制成复合薄膜，在制造复合薄膜的情况下，抗菌成份可以仅存在于表层中，也可以存在于每一层薄膜中。所述表层指使用表面，如作为卫生材料时，指与人体的接触面，作为包装材料时，指与包装物接触的表面。

此外，本发明中，还可以在薄膜成型过程中将无纺布和抗菌薄膜以热粘合的方式复合，得到复合抗菌薄膜，其中所述的无纺布可以是具有抗菌效果的无纺布。

本发明的抗菌薄膜具有杀灭细菌、防止霉变的功能，并且抗菌性持久。

本发明的抗菌薄膜可以用在希望具有抗菌性的各种用途中，例如卫生材料如卫生巾、卫生护垫、婴儿纸尿裤及成人尿失禁产品，食品包装及保鲜材料如保鲜膜，食品包装袋，药品包装等一次性包装材料等。

具体实施方式

下面举出具体的实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不受这些实施例的任何限制。

实施例1

流延薄膜的制造

将LDPE F410(新加坡聚烯烃私营公司制)60wt％，HDPEXH6020(Cheveron公司制)26wt％，酞青绿母粒4wt％，银抗菌母料5wt％(商品名BCM-E02A，广州擎天抗菌材料公司制，其中，以抗菌母粒的总重计，抗菌剂银含量为30％，抗菌剂粒径小于2微米)和50wt％钛白粉PE母粒5wt％在各段温度控制如下的BRAMPTON挤出机中挤出，挤出速度为10米/分，并通过流延模头，制得立体厚度30微米、基重为24g/m²的流延薄膜：

进料段：204℃

压缩段：227℃

计量段：250℃

流延模头：260℃。

实施例2

流延薄膜的制造

将聚碳酸酯(商品名Markrolon 2400，拜尔公司制)20wt％，EVA(商品名Elvax 3135，Dupont公司制)16wt％，PP(Escorene制，商品名PP1304EI)50％和四针牌ZnO抗菌剂(成都交大晶宇科技制，粒径6微米)14wt％，在挤出机中挤出，挤出速度为12米/分，并通过流延模头，制得立体厚度40微米、基重为35g/m²的流延薄膜，挤出机各段温度控制如下：

进料段：220℃

压缩段：260℃

计量段：270℃

流延模头：280℃

实施例3

流延薄膜的制造

将LDPE F41095wt％，纳米银抗菌母粒Antim-PE 0.5wt％(崇高科技制，纳米级，银含量20wt％)50％活性钛白粉母粒4.5％在挤出机中挤出，挤出速度10米/分，并通过流延模头，制得立体厚度20微米、基重20g/m²的流延薄膜，挤出机各段温度控制如下：

进料段：199℃

压缩段：210℃

计量段：215℃

流延模头：230℃。

试验例1-3

使用实施例1-3得到的抗菌薄膜，试验方法依据中华人民共和国卫生部1999年11月颁布的《消毒技术规范--抑菌试验》和FZ/T01021-92(织物抗菌性能试验方法)，测定所得抗菌薄膜作为卫生巾用抗菌薄膜的抗菌性，结果如下。

            细菌种类                24小时杀菌率

            大肠杆菌                95.86％

            白色念珠菌              99.75％

            金黄色葡萄球菌          99.68％

由上述结果可知，本发明的抗菌薄膜24小时对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制率均达到95％以上，其中对大肠杆菌的杀灭率高达99.99％.金黄色葡萄球菌及白色念珠的杀灭率均高达99％。

综上所述，根据本发明，可以提供一种高抑菌抗菌活性的新型抗菌薄膜。由于通过将抗菌母粒和热塑性树脂材料共挤出的工艺制成，所以抗菌活性成分在薄膜中分布均匀，不宜渗出，能够发挥优良而持久的抗菌作用，在各种卫生材料和食品及药品包装材料中得到广泛的应用。

Claims (12)

1.一种抗菌薄膜，包含热塑性树脂材料、基于抗菌薄膜总重的100ppm-20重量％分散于所述热塑性树脂材料中的抗菌剂、以及任选的其它添加剂，其特征在于所述其它添加剂的含量最多为抗菌薄膜总重的15重量％，其特征还在于所述抗菌薄膜通过将抗菌母粒和热塑性材料共挤出流延的方法制造，该抗菌母粒包括抗菌剂和树脂载体。

2.权利要求1的抗菌薄膜，其中所述热塑性树脂材料是聚烯烃。

3.权利要求2的抗菌薄膜，其中所述聚烯烃是选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯的至少一种。

4.权利要求1的抗菌薄膜，其中所述抗菌薄膜的总重为基准，所述抗菌母粒含量至多为40％。

5.权利要求1的抗菌薄膜，其中所述抗菌剂是选自Ag化合物、Cu化合物、Zn化合物和稀土元素化合物的至少一种。

6.权利要求1的抗菌薄膜，其中所述抗菌剂的粒径是1000微米以下。

7.权利要求1～6任一项的抗菌薄膜，其中所述树脂载体与所述热塑性材料相容。

8.权利要求7的抗菌薄膜，其中所述树脂载体与所述热塑性材料相同。

9.权利要求1的抗菌薄膜，其中所述其它添加剂包括增塑剂、填料、交联剂、颜料、稳定剂、润滑剂、抗静电剂或UV吸收剂。

10.制造权利要求1-10任一项的抗菌薄膜的方法，包括下述步骤：将基于抗菌薄膜总重100ppm-20重量％抗菌母粒、热塑性树脂材料和任选的其它添加剂加入挤出机，共挤出，然后流延，其特征在于所述其它添加剂的含量最多为抗菌薄膜总重的15重量％，且该抗菌母粒包括抗菌剂和树脂载体。

11.权利要求10的方法，其中共挤出温度低于280℃。

12.权利要求10～11任一项的方法，其中在流延得到所述薄膜以后，还包括将所述薄膜与其它材料层合以生产复合薄膜的步骤。